[發(fā)明專利]燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710069091.4
• 申請(qǐng)日: 2007-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN101101995A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱選才;徐德鴻;吳屏;曹陸萍;沈國橋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04;H02J15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的能量控制裝置，具體說涉及燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置。

背景技術(shù)

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，與燃料電池運(yùn)行關(guān)系密切的一些控制參數(shù)如氣壓，氣體流量和濕度等都是由機(jī)械裝置控制的，造成燃料電池動(dòng)態(tài)響應(yīng)很慢，不能滿足負(fù)載擾動(dòng)時(shí)候的需求，同時(shí)負(fù)載的擾動(dòng)還會(huì)使得燃料電池內(nèi)局部溫度或是濕度超出正常范圍，威脅到燃料電池的工作安全。而目前燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置多用超級(jí)電容器組直接并聯(lián)在燃料電池的輸出端，當(dāng)負(fù)載擾動(dòng)的時(shí)候，使得高頻負(fù)載電流進(jìn)入超級(jí)電容器組而不進(jìn)入燃料電池，保證燃料電池的工作安全。在這種結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槌?jí)電容器組的放電范圍很寬，而這里受燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中直流母線電壓的限制，其超級(jí)電容的利用率往往不高，同時(shí)超級(jí)電容中的能量的可控性差，不能保證超級(jí)電容的工作安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可以在負(fù)載擾動(dòng)的時(shí)候能確保燃料電池安全、可靠工作的燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置。

本發(fā)明的燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置，其特征是包括：用于儲(chǔ)能的超級(jí)電容器組，雙向直流-直流變換器，電流檢測(cè)環(huán)節(jié)，電流控制環(huán)節(jié)和電壓控制環(huán)節(jié)，其中電流檢測(cè)環(huán)節(jié)包括電流濾波器和第一電流限流控制器，電流控制環(huán)節(jié)包括第一減法器、電流控制器和脈寬調(diào)制器，電壓控制環(huán)節(jié)包括第二減法器、電壓控制器和第二電流限流控制器；雙向直流-直流變換器的一端與超級(jí)電容器組相連，雙向直流-直流變換器的另一端與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的直流母線相連，電流檢測(cè)環(huán)節(jié)中的電流濾波器的輸入端連接負(fù)載電流采樣，電流濾波器的輸出端與第一電流限流控制器的輸入端連接，第一電流限流控制器的輸出端與電流控制環(huán)節(jié)中的第一減法器的一個(gè)輸入端相連，第一減法器的第二個(gè)輸入端連接雙向直流-直流變換器在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)側(cè)的輸出電流采樣，第一減法器的第三個(gè)輸入端與電壓控制環(huán)節(jié)中的第二電流限流控制器的輸出端相連，第一減法器的輸出端與電流控制器的輸入端相連，電流控制器的輸出端與脈寬調(diào)制器的輸入端相連，脈寬調(diào)制器的輸出為驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，與雙向直流-直流變換器的驅(qū)動(dòng)電路相連，電壓控制環(huán)節(jié)中的第二減法器的一個(gè)輸入端連接固定的電平信號(hào)，另一個(gè)輸入端連接超級(jí)電容器組的電壓采樣，第二減法器的輸出端與電壓控制器的輸入端相連，電壓控制器的輸出端與第二電流限流控制器的輸入端相連。

本發(fā)明的燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置通過電流檢測(cè)環(huán)節(jié)提取負(fù)載電流中的高頻成分，作為雙向直流-直流變換器的輸出電流參考值，通過電流控制環(huán)節(jié)控制雙向直流-直流變換器的輸出電流跟蹤電流參考值對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充、放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流高頻成分的補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載擾動(dòng)的時(shí)候，使得在滿足負(fù)載需求的前提下，使得燃料電池的電流可以緩慢的變化，保證燃料電池的工作安全和工作壽命；同時(shí)通過電壓控制環(huán)節(jié)得到維持超級(jí)電容器組電壓所需要的充、放電電流參考值送到電流控制環(huán)節(jié)，控制雙向直流-直流變換器對(duì)超級(jí)電容器組充放電，使得超級(jí)電容器組電壓在負(fù)載沒有擾動(dòng)或是擾動(dòng)小的時(shí)候維持在一個(gè)可以快速充、放電的狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果在于：

通過燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置的工作可以使得燃料電池獲得更安全可靠的工作條件，有利于保證燃料電池的工作安全和工作壽命，保證燃料電池的利用率。同時(shí)，超級(jí)電容器組通過雙向直流-直流變換器充、放電，可以不受燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中直流母線電壓限制，可以提高超級(jí)電容器的利用率。本發(fā)明的燃料電池的輔助儲(chǔ)能控制裝置可用于各種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的構(gòu)成框圖。

具體實(shí)施方式